Звезды M-типа (красные карлики) - это более прохладные, маломассивные объекты с низкой светимостью, которые составляют подавляющее большинство звезд в нашей Вселенной - на их долю приходится 85% звезд только в галактике Млечный Путь. В последние годы эти звезды оказались сокровищницей для охотников за экзопланетами, и вокруг ближайших красных карликов Солнечной системы подтверждено наличие множества наземных (похожих на Землю) планет.
Но что еще более удивительно, так это то, что у некоторых красных карликов обнаружены планеты, которые по размеру и массе сопоставимы с орбитами вокруг Юпитера. Новое исследование, проведенное группой исследователей из Университета Центрального Ланкашира (UCLan), раскрыло тайну того, как это могло происходить. По сути, их работа показывает, что газовые гиганты формируются всего за несколько тысяч лет.
Исследование, которое недавно появилось в журнале Астрономия и Астрофизика, была работа доктора Энтони Мерсера и доктора Димитриса Стамателоса из Калифорнийского университета в Джеремии Хоррокс, Институт математики, физики и астрономии (JHI - MPA). Доктор Мерсер, читатель астрофизики JHI - MPA, руководил исследованием под руководством доктора Стамателоса, который возглавляет группу института «Теоретическое звездообразование и экзопланеты».
Вместе они изучали, как планеты могут образовываться вокруг звезд красных карликов, чтобы определить, какой механизм позволит формировать сверхмассивные газовые гиганты. В соответствии с традиционными моделями формирования планет, где постепенное накопление пылевых частиц приводит к появлению все более крупных тел, системы красных карликов не должны иметь достаточно массы для формирования планет типа супер-Юпитера.
Чтобы исследовать это несоответствие, Мерсер и д-р Стамателос использовали в Великобритании распределенные исследования с использованием суперкомпьютера Advanced Computing (DiRAC), который соединяет объекты в Кембридже, Дареме, Эдинбурге и Лестерском университете, для моделирования эволюции протопланетных дисков вокруг звезд красных карликов. Эти вращающиеся диски газа и пыли распространены вокруг всех новорожденных звезд и являются тем, что в конечном итоге приводит к образованию планет.
Они обнаружили, что, если эти молодые диски достаточно велики, они могут распасться на разные части, которые объединятся из-за взаимного гравитационного притяжения с образованием газовых планет-гигантов. Однако для этого потребуется, чтобы планеты образовались в течение нескольких тысяч лет, что является чрезвычайно быстрым в астрофизическом смысле. Как объяснил доктор Мерсер:
«Тот факт, что планеты могут формироваться в такие короткие сроки вокруг крошечных звезд, невероятно волнующий. Наша работа показывает, что формирование планет особенно устойчиво: другие миры могут образовываться даже вокруг маленьких звезд разными способами, и поэтому планеты могут быть более разнообразными, чем мы думали ранее ».
Их исследования также показали, что эти планеты будут очень горячими после образования, температура в их ядрах достигнет тысяч градусов. Поскольку у них нет внутреннего источника энергии, они со временем станут слабее. Это означает, что эти планеты было бы легко наблюдать на длине волны инфракрасного излучения, когда они еще молоды, но окно для непосредственного наблюдения было бы небольшим.
Тем не менее, такие планеты все еще можно наблюдать косвенно, основываясь на их влиянии на их звезду-хозяина, как обычно обнаруживаются планеты, вращающиеся вокруг звезд красных карликов. Это известно как метод радиальной скорости (он же доплеровская спектроскопия), где изменения в спектрах звезды указывают на то, что она движется, что указывает на то, что планеты оказывают на нее свое гравитационное влияние. Стамателло добавил:
«Это был первый случай, когда мы смогли не только увидеть, как формируются планеты при компьютерном моделировании, но и определить их начальные свойства с большой детализацией. Было удивительно обнаружить, что эти планеты бывают «быстрыми и яростными» - они формируются быстро и они неожиданно горячие ».
Эти результаты ничто, если не своевременно. Недавно астрономы обнаружили вторую околосолнечную планету вокруг Проксимы Центавра, ближайшей к нашей звезде. В отличие от Проксимы b, которая размером с Землю, скалистой и орбиты в обитаемой зоне звезды; Считается, что Проксима с в 1,5 раза больше Земли, вдвое массивнее Нептуна (что делает его мини-Нептуном) и находится на орбите далеко за пределами обитаемой зоны Проксимы Центавра.
Знание того, что существует возможный механизм, который позволяет газовым гигантам образовываться вокруг звезд красных карликов, делает нас на шаг ближе к пониманию этих совершенно обычных, но все же загадочных звезд.
